[发明专利]电弧等离子体成膜装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电弧等离子体(arc-plasma)成膜装置，使用电弧等离子体进行成膜处理。

背景技术

薄膜形成等中使用有电弧等离子体成膜装置，所述装置使用电弧等离子体。电弧等离子体成膜装置是利用电弧放电来形成含有靶(target)中所含的材料元素的离子(ion)的电弧等离子体，且将以所述材料元素为主成分的薄膜形成于作为处理对象的基板上。

电弧等离子体成膜装置中，通过对由多个线圈(coil)形成的磁场进行控制，所述线圈配置于具有弯曲部的弯曲腔室(chamber)的外侧，从而将弯曲腔室作为等离子体输送部而将形成于靶上的电弧等离子体诱导到基板的表面。另外，为了防止从靶射出并飞散的电中性的微滴(droplet)(粗大粒子)附着于基板上，而使用弯曲腔室。由此，抑制从靶表面呈直线射出的微滴入射到基板的成膜面。

线圈因为配置于弯曲腔室的外侧，所以为大型。因此，为了获得规定的磁场，线圈需要更多的电流，或者需要增加线圈的匝数等。例如，如果使用中空线圈作为磁场产生机构，配置于弯曲部的中空线圈在构造上无法避免大型化。

此外，如果仅将等离子体输送部配置于真空室内，且在等离子体输送部的外侧的大气压侧设置中空线圈，则中空线圈会大型化，且中空线圈的设置位置的自由度受限。如果中空线圈的设置位置无自由度，则弯曲轨迹或曲率的控制范围会极其狭窄，而难以有效率地进行等离子体输送。尤其是配置于弯曲部的中空线圈需要以卷绕于弯曲腔室的角部的方式进行制作，在构造上导致成为手动卷绕作业。因此，难以担保施工及形状的均质性，无法避免线圈性能即产生磁场的强度及强度分布在每一机台产生偏差，而难以确保产品制造的可靠性。

因此，提出有如下方法：将等离子体输送路径与磁场产生部一并设置于真空室内部(例如，参照专利文献1、专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2012-12641号公报

专利文献2：美国专利第6548817号说明书

发明内容

[发明所要解决的问题]

然而，专利文献1所记载的发明中，为了对线圈通入冷却水而设定有双重配管，但仅利用所述构造，线圈的冷却效率低。因此，难以增加电流量以使磁场强度增大。所以，无法有效率地进行等离子体输送。为了使冷却效率提高，需要增大冷却路径，但线圈的截面积会增大而使装置整体变大。结果为，无法确保中空线圈的设置位置的自由度，而难以有效率地进行等离子体输送。尤其是难以调整弯曲部的磁通量，而难以有效率地进行等离子体的输送，担心成膜速度下降或助长颗粒(particle)的产生。而且，专利文献1所记载的发明中，虽磁场产生部配置于真空室内，但中空线圈配置于大气压侧。原因在于，如果将中空线圈配置于真空室内，会对中空线圈直接照射等离子体，而频繁发生中空线圈的劣化或破损。

另外，专利文献2所记载的发明中，使用螺绕环(torus)型的线圈，但担心为了进行等离子体输送而使用的中空线圈因供电部等的放电或发热而导致线圈内部损伤。其原因在于以下。即，由线圈产生的磁场的强度基本上由电流值×匝数而决定。就螺绕环型而言，难以在一定范围(输送方向上的某范围)确保多的匝数，因此，为了获得规定的磁场强度，需要增大电流值。所以，担心因大电流而使线圈供电部异常放电或发热。

鉴于所述问题点，本发明的目的在于提供一种电弧等离子体成膜装置，可抑制微滴入射到基板的成膜面，且可有效率地进行等离子体输送。

[解决问题的技术手段]

根据本发明的一实施方式，提供一种电弧等离子体成膜装置，包括：(一)成膜腔室，储存作为处理对象的基板；(二)等离子体腔室，储存靶的至少一部分，且与成膜腔室连结；(三)多个中空线圈，在靶与成膜腔室之间具有至少一处弯曲部以产生连续的磁力线，被包含非磁性金属的外皮覆盖，且配置于等离子体腔室内；以及(四)等离子体电位修正管，配置于中空线圈的内侧；利用电弧放电而在等离子体腔室内生成的含有源自靶材料的离子的等离子体是通过多个中空线圈的内侧而从靶被输送到基板。

[发明的效果]

根据本发明，可提供如下的电弧等离子体成膜装置：可抑制微滴入射到基板的成膜面，且可有效率地进行等离子体输送。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式的电弧等离子体成膜装置的构成的示意图。

图2是表示本发明的第一实施方式的电弧等离子体成膜装置的等离子体腔室的构成的示意性剖面图。